JP4926350B2

JP4926350B2 - 防音表面部材

Info

Publication number: JP4926350B2
Application number: JP2001280336A
Authority: JP
Inventors: 俊光田中; 伊知郎山極; 隆博山田; 久司竹内; 宏樹上田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003081131A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、鉄道列車等の車両において適用される防音表面部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、鉄道列車等の車両の構成部材としては一般に、軽量なアルミからなり、２枚の面板の間にジグザグ状のリブ又は複数の仕切りを有するアルミ押し出し形材が用いられている。このような鉄等に比較して比重の小さいアルミ形材で構成された車両は音を伝えやすいため、乗客の乗り心地を考慮して騒音を低減する必要がある。
【０００３】
エンジンから発せられる音、車輪からのロードノイズ、転動音等に関する車両の内外に対する騒音対策としては、従来から車両の内面、内部のエンジン周り、床裏面、スカート内側表面等に吸音材を設置したり、車両の構成部材の動的剛性を上げたりすることが実施されている。
【０００４】
一方、新幹線や自動車等の高速走行をする車両については、高速気流による風切り音に対する騒音対策も必要となる。この場合は、遮音板を設けたり、その表面部材に防音性能を付加したりすることがある。そのため吸音材を車両の表面に張り付けたり、表面部材として吸音材を使用したりすることが考えられるが、一般に用いられる吸音材は柔軟なものが多く、表面を形成する部材としては機械的強度が不十分であり、また吸音材の表面に孔や凹凸があると風切り音が発生しやすい等の問題がある。更に吸音材は多孔質のものが多いので、外観性を損なうと共に、ゴミや雨水が構造部材へ浸入すると性能が劣化するという欠点があり、これらが問題となる個所では実施されていない。
【０００５】
従ってその表面が高速気流にさらされる場合の騒音対策としては、機械的強度の保持、吸音材の飛散防止等の観点から、例えば風速６０〜９０ｍ／ｓの場合には、表面部材を、下から順に吸音材、ガラス布、金網、金属屑、そして外表面に開口率２０％以上の多孔金属と重ねた多層構造とする方法等が採られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のような表面部材を多層構造とする防音方法を採ると、比重の重い材料を複数用いるため重量が増大し、外観性も悪化してしまう。また更には多層構造のために要するスペースが大きく、コストも高くつくという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、外観性を損なうことなく、重量を抑えながら十分な機械的強度及び耐久性を備えると共に、所要スペース・コストの削減が可能な防音表面部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の防音表面部材は、車両の表面部材であって、空気層を介して対向して平行配置された外面板と前記外面板よりも前記車両の内側に配置された内面板とからなる一対の面板と、前記空気層において前記外面板と前記内面板とを接続するリブとを備え、前記外面板における前記内面板と対向する内表面とは反対側の外表面に凸部が形設され、１以上の表面板が、前記凸部を介して前記外面板に連結されると共に、前記外表面と空気層を介して対向して配置されており、前記表面板に、孔径１ｍｍ以下の貫通孔が複数形成されていることを特徴とする。上記記載の防音表面部材によると、複数の貫通孔を有する表面板を外面板と間隔をなして結合させることで、ヘルムホルツ共鳴原理により共鳴周波数周辺の周波数帯域の騒音を良好に吸収して防音効果を発揮させることができる。更にヘルムホルツ共鳴原理では、共鳴周波数以外の周波数の吸音率が低くなったり、気流の剥離を原因とする共鳴音が発生したりする場合があるので、貫通孔を流通する空気に粘性作用を発生させて良好な防音効果を得るために、貫通孔の孔径を１ｍｍ以下とする。また、表面板の開口率は３％以下が好ましい。これによって、通常防音性を持たない表面部材に防音性を付加することができる。また材料としてアルミ等の軽量金属を用いることで、機械的強度及び耐久性を保持しつつ重量を抑えることが可能であると共に、従来から表面部材の騒音対策として提案されている方法よりもコストを抑えることができ、更にリサイクルも容易であるという利点がある。また貫通孔の孔径が１ｍｍ以下と極小であるため、外観性を損なうこともない。
【０００９】
請求項２に記載の防音表面部材は、請求項１において、前記表面板は前記凸部に嵌合する中空箱型部材に成形され、前記中空箱型部材の側面のうち、少なくとも前記外面板と平行配置され且つ前記外面板から最も離隔した外側面は、前記貫通孔を有することを特徴とする。表面板を中空箱型とすることで剛性を高くすることができ、部材の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の防音表面部材は、請求項２において、前記中空箱型部材は波板を内設することを特徴とする。
中空箱型部材の内部に波板を内設させることで、更に剛性を高くすることができ、表面部材の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００１１】
請求項４に記載の防音表面部材は、請求項３において、前記波板が複数の貫通孔を有することを特徴とする。
中空箱型部材に内設される波板を多孔性材料とすることで、防音効果を更に向上させることができる。
【００１２】
請求項５に記載の防音表面部材は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記外面板と、前記車両に関して最も外側に位置する前記表面板との間に形成される空間の全部又は一部に、吸音材が配設されていることを特徴とする。例えば各表面板の間、又は外面板と表面板との間に形成される空間に吸音材を配設することによって防音性能を更に向上させることができる。
【００１３】
請求項６に記載の防音表面部材は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記リブが、前記外面板に接合する頂部と前記内面板に接合する頂部とが並設された、波形板で構成され、前記凸部は、前記リブにおける前記外面板に接合する頂部に対応する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の防音表面部材は、車両の表面部材であって、外表面に凸部を有し、前記外表面とは反対側の面であって前記外表面よりも前記車両の内側に配置された内表面に剛性を高めるための補強部を有する面板と、前記面板の前記凸部を介して前記面板に連結されると共に前記外表面と空気層を介して対向して配置された１以上の表面板とを備え、前記表面板に、孔径１ｍｍ以下の貫通孔が複数形成されていることを特徴とする。上記構成によると、面板を２枚からなるダブルスキン構造とするのに比べ、厚みを抑えることができる。この構成は、剛性が低くてもよく、厚みを抑えたい場合に適用できる。また、曲面で容易に使用することが可能である。
【００１７】
請求項８に記載の防音表面部材は、請求項７において、前記表面板は前記凸部に嵌合する中空箱型部材に成形され、前記中空箱型部材の側面のうち、少なくとも前記外表面と平行配置され且つ前記外表面から最も離隔した外側面は、前記貫通孔を有することを特徴とする。表面板を中空箱型とすることで剛性を高くすることができ、部材の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００１８】
請求項９に記載の防音表面部材は、請求項７又は８において、前記面板と、前記車両に関して最も外側に位置する前記表面板との間に形成される空間の全部又は一部に、吸音材が配設されていることを特徴とする。上記構成では、吸音材によって更に防音性能を向上させることができる。
請求項１０に記載の防音表面部材は、請求項１〜９のいずれかにおいて、前記貫通孔の孔径が０．２ｍｍを超えていることを特徴とする。
請求項１１に記載の防音表面部材は、請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記表面板の開口率が３％以下であることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお本発明に係る防音表面部材は、例えば自動車や鉄道車両のような車両の表面の構造部材として好適に使用される防音効果に優れたものである。
【００２０】
図１は、本発明の第一の実施形態に係る防音表面部材を示す幅方向の横断面図である。図２は、図１に示す防音表面部材に含まれる表面板と凸部との接合方法を示す幅方向の部分横断面図である。図３は、本発明の第一の実施形態に係る防音表面部材に含まれる表面板の変形例と凸部との接合方法を示す幅方向の部分横断面図である。図４は、本発明の第一の実施形態に係る防音表面部材に含まれる表面板の変形例を示す幅方向の横断面図である。図５は、本発明の参考例に係る防音表面部材を示す幅方向の横断面図である。
【００２１】
先ず、本発明の第一の実施形態に係る防音表面部材１について、図１〜図４に基づいて説明する。図１に示されているように、本実施形態に係る防音表面部材１においては、外面板２ａと内面板２ｂとからなる一対の面板２が空気層を介し、対向して平行配置され、それら面板２の間には、外面板２ａと内面板２ｂとを接続するような波形板のリブ３が内設されている。また外面板２ａの外表面には凸部４が定間隔をなして形設されており、円形状の複数の貫通孔６を有する表面板５が３枚凸部４に接合されている。
【００２２】
貫通孔６の孔径と、表面板５の貫通孔６による開口率と、各表面板５間の空気層の層厚と、表面板５の板厚とは、防音対象となる周波数の騒音に対して吸音性能を満足するように設定されている。具体的には、各表面板５間の空気層の層厚が１０ｍｍ〜５０ｍｍの場合、表面板５の開口率を３％以下、表面板５の板厚を０．３ｍｍ以上及び孔径を０．８ｍｍ以下と設定されていることが好ましい。なお吸音率が０．３以上となる周波数帯域幅は、表面板５の開口率が小さく、表面板５の板厚が厚く、孔径が小さくなるに従って拡大する傾向にある。
【００２３】
貫通孔６の孔径は、１ｍｍ以下とする。これにより、貫通孔６を流動する空気に粘性作用を確実に発生させることができる。なお貫通孔６の孔径の下限値は０．２ｍｍであることが好ましい。この理由は、貫通孔６の直径が０に近づき、孔径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、貫通孔６の空気の粘性が大きくなりすぎるため、貫通孔６近傍の空気の流れに対する抵抗が大きくなり、かえって吸音率が低下すると考えられるからである。また孔径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、製造が大幅に困難となり、使用環境によってはゴミや埃等によって貫通孔６が閉塞し易くなるからである。
【００２４】
また貫通孔６による表面板５の開口率は、３％以下が好ましい。
【００２５】
貫通孔６の形状は、楕円形状、矩形状、多角形状、スリット状等であってもよく、これら各種の形状が混在していてもよい。更に複数の貫通孔６の孔径は統一されていてもよく、様々なサイズが混在していても良い。様々なサイズの孔径が混在している場合には、十分な吸音性能を発揮する周波数帯域幅を拡大することができる。
【００２６】
また表面板５における貫通孔６の配置は、極端な開口の粗密が生じない限りは均等配置でなくてもよいが、均等配置のほうが好ましい。
【００２７】
各表面板５間の空気層の層厚、表面板５の開口率、表面板５の板厚、及び貫通孔６の孔径からなるパラメータは、貫通孔６を通過する空気に対して粘性作用を生じさせるように設定されていることが好ましい。この理由は、空気に粘性作用を生じさせることによって振動に対する減衰性を発生させ、吸音率が０．３以上となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上となる吸音特性を発揮させることができるからである。
【００２８】
このように多数の貫通孔６を有する表面板５を、空間層を介して外面板２ａに結合することで、ヘルムホルツ共鳴原理と粘性作用とによって共鳴周波数周辺の周波数帯域及びこれを中心とする広い周波数帯域の騒音を良好に吸収できる。また貫通孔６の孔径は極小であるので、外観性を損なうこともない。
【００２９】
図１において表面板５は３枚であるが、本発明はこれに限定されることなく、任意数の表面板５を設けることができ、これによって、吸音率の大きさと、有効な周波数帯域との拡大・向上が可能になる。また更に、表面板５をその幅方向に凹凸を設けるようプレス成形することで、剛性を高くして十分な機械的強度を持たせることができる。
【００３０】
外面板２ａに形設されている凸部４は一端から他端にかけて長手方向に条設されたものであってもよく、また条設ではなく散在したものであってもよい。図１において各凸部４はリブ５の三角形頂部に位置しているが、これに限定されず、他の位置に配されてもよい。また凸部４の配設ピッチを一定にせずに変化させたり、仕切り板を各凸部４の間に不定間隔で設けたりすることで、吸音特性を変えて吸音可能な周波数幅を拡張することができる。
【００３１】
次いで構成材料について、これら防音表面部材１を構成する部材は、例えば鉄、アルミニウム等の金属、不織布、合成樹脂、金属又は樹脂材料の発泡体等から形成されている。使用されるアルミニウム合金として、例えばＡＡ又はＪＩＳ規格の２０００系、５０００系、６０００系、７０００系の成分規格のものを用いてよい。またリサイクル時の分別処理が不要となるよう、これらを同一材料から形成することが望ましい。構成材料としてアルミニウム等の軽量金属を用いることで、機械的強度及び耐久性を保持しながらも重量を抑えることができ、更に金属はリサイクル性が高いという利点もある。
【００３２】
製造方法については、図１において凸部４を有する外面板２ａと内面板２ｂとリブ３とは、例えば押出し加工によって一体成形されている。具体的には、溶解調整したアルミニウム又はアルミニウム合金を鋳造し、その鋳塊を均質化処理し、押出し加工、そして調整処理することによって所定断面形状の押出し材とすることができる。またこれらを一体成形せず、各々の部材を溶接、接着等によって結合させて所定の形状にしてもよい。
【００３３】
表面板５と面板２との接合方法については、図２（ａ）に示されているように、予め凸部４に表面板５が嵌合する溝を設け、その溝に各表面板５を嵌め込むことができる。また図２（ｂ）に示されているように、凸部４を階段状に形成し、各表面板５を上方から階段状の底面に設置してリベット９ａ等で固定させてもよい。また接合方法としては他に、例えば接着剤による接着、スポット溶接等の溶接、及び摩擦圧接等を適用してよい。
【００３４】
また、図１及び図２のように平らな表面板５のみを用いるのではなく、図３（ａ），（ｂ）に示されているように、凸部４を覆うような形状の表面板５を使用してもよい。例えば図３（ａ）に示されているように、１枚の平らな表面板５と前述のように凸部４に沿った凸状を有する表面板５との２枚あり、それらを共にリベット９ａで凸部に固定してよい。また図３（ｂ）に示されているように、前述のような凸部４に沿った凸状を有する表面板５をボルト・ナット９ｂによって凸部４に固定してよい。また上述のように、例えば接着剤による接着、及びスポット溶接等の溶接を適用してよい。
【００３５】
次いで図４には、本実施形態における表面板５の更なる変形例が示されている。この防音表面部材１１において、表面板５は凸部４に嵌合する中空箱型部材７に成形されており、その中空箱型部材７は波板８を内設している。これら中空箱型部材７と波板８とは、図４においていずれも複数の貫通孔６を有しているが、中空箱型部材７の少なくとも外側面が貫通孔６を有しておればよい。
【００３６】
中空箱型部材７に内設される波板８は貫通孔６を有していなくてもよく、更に中空箱型部材７は波板８を内設していなくてもよい。また中空箱型部材７は凸部４に嵌め込まれ、例えばその側面を溶接されて固定されてもよい。しかし中空箱型部材７と凸部４との形状は図４に限定されず、様々な形状で中空箱型部材７を凸部４に嵌合させることができ、前述のようにリベット等様々な方法で固定できる。また、この波板８をエンボス板としたり、円錐型の凸部及び／又は凹部を持つマルタイコーン型としたりしてもよい。
【００３７】
また、この中空箱型部材７のその外側を開口率略２５％以上のアルミ製パンチング板でカバーしても、吸音性能を損なうことなく、中空箱型部材７の外部への飛び出しを防止することができる。
【００３８】
このように表面板５を中空箱型部材７に成形することで、剛性を高くすることができ、防音表面部材１の機械的強度を向上させることが可能となる。また中空箱型部材７に波板８を内設することで、剛性をさらに高くすることもできる。また更に、この中空箱型部材７の板材を長手方向に折板状として更に剛性を高くすることも可能である。
【００３９】
次いで、本発明の参考例に係る防音表面部材２１について、図５に基づいて説明する。本参考例に係る防音表面部材２１では、対向して平行配置された外面板２ａと内面板２ｂとからなる一対の面板２があり、その外面板２ａと内面板２ｂとの間に各々を接続するリブ３が配設されている。ここで外面板２ａは複数の貫通孔６を有しており、更に外面板２ａとリブ３との間に形成される空間には、複数の貫通孔６を有する多孔性の板材１０が２枚配置されている。
【００４０】
この板材１０は２枚に限定されず任意数であってよい。またこの板材１０を省略することもできるが、多孔性の中板１０を外面板２ａとリブ３との間に設けることで、吸音率の大きさと、有効な周波数帯域との拡大・向上が可能になる。
【００４１】
また部材の剛性及び防音性能を向上させるためには、多孔板からなる円筒材、角筒材等を外面板２ａと内面板２ｂとの間に形成される空間に配置してもよい。この場合、板材１０を省略し、円筒材、角筒材等をリブ３と外面板２ａ・内面板２ｂとの間に形成される三角形状断面の各空間に１つずつ設けてもよいし、各空間に複数個設けてもよい。また板材１０を設けて更に多孔板からなる円筒材、角筒材等を配設してもよい。
【００４２】
外面板２ａ及び板材１０の有する貫通孔６の開口率、形状、配置等は、上述の本発明に係る第一の実施形態の表面板５における貫通孔６と同様に設定される。
【００４３】
本参考例においては、内面板２ｂとリブ３とを例えば押出し加工等で一体成形し、多孔性の外面板２ａをリブ３の三角形頂部に様々な接合方法により接合することができる。また各部材を一体とせずに、夫々を所定の形状となるよう接合してもよい。更に外面板２ａ、内面板２ｂ、及びリブ３は、板材を成形して所定の形状となるように接合してもよい。
【００４４】
板材１０は前述の本発明に係る第一の実施形態について図２（ａ），（ｂ）を用いて説明したように、嵌合させたり、リベット、接着剤による接着、スポット溶接等の溶接を施したりしてリブ３と結合させることができる。また構成材料としては、前述の本発明に係る第一の実施形態と同様に、例えば鉄、アルミニウム等の金属、不織布、合成樹脂、金属又は樹脂材料の発泡体等から形成されてよい。また、この板材１０を長手方向に折板状として剛性を高めてもよい。なお、板材１０の代わりに、金属又は樹脂材料の発泡体を外面板２ａとリブ３との間に配置してもよい。
【００４５】
本参考例では、外面板２ａが多孔性であって、ヘルムホルツ共鳴原理と粘性作用とによって共鳴周波数周辺の周波数帯域及びこれを中心とする広い周波数帯域の騒音を良好に吸収できる。これによって、通常防音性を持たない表面部材に防音性を付加することができる。また材料としてアルミ等の軽量金属を用いることで、機械的強度及び耐久性を保持しつつ重量を抑えることが可能であると共に、従来から表面部材の騒音対策として提案されている方法よりもコストを抑えることができ、更にリサイクルも容易であるという利点がある。また貫通孔６の孔径は極小であるので、外観性を損なうこともない。また、表面板５等の付加的な材料を用いず、従来から用いられてきた２層構造の形材で外面板２ａを多孔性材料としたものであるので、余分なスペースを必要としない。また更に外面板２ａと内面板２ｂとの間に複数の貫通孔６を有する板材１０を設けることで、さらなる吸音率の向上を図ることができる。
【００４６】
次いで、本発明の第二の実施形態に係る防音表面部材３１について、図６に基づいて説明する。本実施形態では、１枚の面板１２が、その外表面に凸部４を有し、またその内表面に補強部１１であるリブを有しており、面板１２の外表面にある凸部４を介して、間隔をとって平行配置された３枚の表面板５が面板１２に連結されている。
【００４７】
この表面板５は、第一の実施形態の場合と同様で、３枚に限定されず任意数の表面板５を設けることができ、図３（ａ），（ｂ）に示されているように、凸部４を覆うような形状の表面板５を使用してもよく、中空箱型部材７に成形してもよく、また更に図４のように中空箱型部材７に波板８を内設したものであってもよい。
【００４８】
図６において、面板１２の内表面に設けられた補強部１１は外表面の凸部４と同じ箇所に同じ数設けられているが、別の箇所に設けてもよく、同じ数でなくてもよい。また更に、この補強部１１は図６のような形状に限らず面板１２の剛性を高めるものであればよく、面板１２に内設する波板とその内側に更に別の板を設けたものであってもよい。
【００４９】
以上に述べた防音表面部材１，１１，２１は、例えば幅４００ｍｍ、厚さ３０ｍｍという寸法が考えられ、またリブ３によって形成される三角形底辺長さを略１００ｍｍとすることができる。
【００５０】
なお本発明に係る防音表面部材は上記実施形態に限定されず、例えば次のような形態をとることができる。
（１）本発明の第一の実施形態において、外面板２ａと最外層にある表面板５との間に形成される空間の全部又は一部、例えば図１において各表面板５の間、表面板５と外面板２ａとの間、図４において中空箱型部材７の内部等に、吸音材を配設してよい。また本発明の参考例においては、例えば外面板２ａとリブ３とによって形成される空間等、外面板２ａと内面板２ｂとの間に形成される空間の全部又は一部に吸音材を配設してよい。吸音材としては、金属細線、金属繊維、発泡アルミ等の発泡金属、発泡樹脂、グラスウール等の多孔質吸音材を用いることが好ましい。こうして防音表面部材１，１１，２１の防音性能を更に向上させることができる。
（２）本発明の第一の実施形態において、表面板５と外面板２ａとの間に形成される空間に存在する液体を、例えば貫通孔６をその空間と連通可能に設けることによって、貫通孔６を通して除去できることが好ましい。
（３）本発明の参考例において、外面板２ａと内面板２ｂとの間に形成される空間に存在する液体を、例えば貫通孔６をその空間と連通可能に設けることによって、貫通孔６を通して除去できることが好ましい。
（４）本発明に係る第一の実施形態の構成と参考例の構成とを混合させたものでもよい。
（５）本発明に係る防音表面部材の構成部材がアルミである場合や鉄及びアルミである場合、鉄分の浸入、構成部材同士の接触部分での電触等を防止するため、外面板２ａ、多孔性の表面板５等外表面にある部材を塗装することが好ましい。
【００５１】
【実施例】
多孔板の吸音特性について調べるため、音源、複数の貫通孔６を有する多孔板、そして空気層を介して貫通孔６の無い遮音板と順に配置し、以下の実施例１〜５を行った。
【００５２】
先ず実施例１においては、図７に示されているように、対象となる音の周波数と垂直入射吸音率との関係を実験によって調べた。ここでは空気層厚２５ｍｍ、多孔板の開口率１％、多孔板の板厚０．３ｍｍ、貫通孔６の孔径０．５ｍｍと設定した。このようにパラメータを設定すると、１１００Ｈｚの共鳴周波数を中心として吸音率が０．３以上となる１０６７Ｈｚの周波数帯域幅での吸音特性を有する多孔性防音板となる。
【００５３】
次に実施例２においては、図８に示されているように、板厚０．３ｍｍの多孔板の開口率を１，３，５％と変化させ、その各々の場合について板材の貫通孔６の孔径が０．５，１，２，３ｍｍのときの垂直入射吸音率を実験によって調べた。図８には、開口率が１，３，５％と大きくなるにつれて吸音率が低下し、また孔径１ｍｍを境として１ｍｍ以下では吸音率が急激に上昇するのが示されており、孔径を１ｍｍ以下に設定した場合、貫通孔６を流動する空気に粘性作用を確実に発生させることができることが判った。この実施例に基づいて、貫通孔６の孔径を１ｍｍ以下に設定する。また図８では、貫通孔６の孔径が０に近づき、孔径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、貫通孔６の空気の粘性が大きくなりすぎるため、貫通孔６近傍の空気の流れに対する抵抗が大きくなり、吸音率が逆に低下すると考えられる。この理由から、貫通孔６は０．２ｍｍ以下にならないよう設定することが好ましい。
【００５４】
実施例３では、１枚の多孔板による吸音率と２枚の多孔板による吸音率について材料を変えて周波数毎に比較した。図９（ａ）は遮音板と空気層２０ｍｍを介してアルミ製の多孔板１枚を配置した場合と、アルミ製の多孔板１枚と穴あきマルタイコーンとを２０ｍｍ隔てて設置し、その背後に２５ｍｍの空気層を介して遮音板を配置した場合とについて、吸音率を実験によって比較したグラフである。また図９（ｂ）は、上述の場合と金属板の代わりにグラスウールを吸音材として用いた場合とについて、夫々を残響室法による測定結果に基づいて比較したグラフである。
【００５５】
図９（ａ）によると、１枚のアルミ多孔板を用いた場合よりも、更に穴あきマルタイコーンを用いた場合の方が、吸音効果を発揮する周波数の幅が広くなることが判った。即ち多孔板１枚の場合は１０００Ｈｚ近傍の共鳴周波数域で吸音率が極めて高くなるが、共鳴周波数以外の周波数では吸音率が低下する。しかし多孔板２枚の場合は２つの共鳴周波数が生じ、有効な周波数帯域が広がって、全体的に吸音率が向上する。
【００５６】
図９（ｂ）によると、上述のように１枚のアルミ多孔板を用いた場合よりも更に穴あきマルタイコーンを用いた場合の方が吸音率は高く、また、グラスウールを用いた場合と多孔板２枚を用いた場合とは、周波数２０００Ｈｚ以下において略同等の吸音率であることが判った。
【００５７】
実施例４では多孔性板材と遮音板との間の空気層厚ｄを１０，２５，４０ｍｍとし、周波数と吸音率との関係について予測及び実測を行った。図１０（ａ）は予測結果、図１０（ｂ）は実測結果を示すグラフである。図１０（ａ），（ｂ）はほぼ一致しており、実測値を良好に予測できたといえる。また空気層厚ｄが小さくなるほど共鳴周波数が高くなる。
【００５８】
さらに実施例５においては、図１１（ａ），（ｂ）に示されているように、自動車の底表面に、本発明に係る防音表面部材１，１１，２１を適用した場合と適用しない場合、即ち反射面部材を適用した場合、とにおける周囲音圧分布に関する解析を行った。図１１（ａ），（ｂ）の半円軌道の中心に示されているのは自動車であり、半円軌道に沿って描かれている円の大きさは各位置における音圧の大きさ、またその円の中にある矢印は相対的な位相差を示している。この解析結果から、図１１（ａ）のように本発明に係る防音表面部材１，１１，２１を自動車の底表面に用いると、図１１（ｂ）のように用いない場合と比較して、音圧の大きさは小さくなることが判った。即ち、本発明に係る防音表面部材１，１１，２１の吸音効果を証明することができた。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６０】
外面板と内面板とを対向させて平行配置し、リブを外面板と内面板との間に配し、外面板の外表面に凸部を形設し、複数の貫通孔を有する表面板を外面板と空気層を挟んで凸部に結合させることで、ヘルムホルツ共鳴原理により共鳴周波数周辺の周波数帯域の騒音を良好に吸収して防音効果を発揮させることができる。更にヘルムホルツ共鳴原理では、共鳴周波数以外の周波数の吸音率が低くなったり、気流の剥離を原因とする共鳴音が発生したりする場合があるので、貫通孔を流通する空気に粘性作用を発生させて良好な防音効果を得るために、貫通孔の孔径を１ｍｍ以下とする。また、表面板の開口率は３％以下とするのが好ましい。これによって、通常防音性を持たない表面部材に防音性を付加することができる。また材料としてアルミ等の軽量金属を用いることで、機械的強度及び耐久性を保持しつつ重量を抑えることが可能であると共に、従来から表面部材の騒音対策として提案されている方法よりもコストを抑えることができ、更にリサイクルも容易であるという利点がある。また貫通孔の孔径が１ｍｍ以下と極小であるため、外観性を損なうこともない。
【００６１】
また、表面板を中空箱型とすることで剛性を高くすることができ、部材の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００６２】
また、中空箱型部材の内部に波板を内設させることで、更に剛性を高くすることができ、表面部材の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００６３】
また、中空箱型部材に内設させる波板を多孔性材料とすることで、防音効果を更に向上させることができる。
【００６４】
また、外面板と最外層にある表面板との間に形成される空間の全部又は一部に吸音材を配設することによって防音性能を更に向上させることができる。
【００６８】
また、外表面に凸部を有し内表面に補強部を有する面板と、その面板の凸部を介して面板に連結されている１以上の多孔性の表面板とを備えたものとすることで、面板を２枚からなるダブルスキン構造とするのに比べ、厚みを抑えることができる。この構成は、剛性が低くてもよく、厚みを抑えたい場合に適用できる。また、曲面で容易に使用することが可能である。
【００６９】
また、この表面板を中空箱型とすることで剛性を高くすることができ、部材の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００７０】
また、面板と最外層にある表面板との間に形成される空間の全部又は一部に吸音材を配設することで、更に防音性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る防音表面部材を示す幅方向の横断面図である。
【図２】図１に示す防音表面部材に含まれる表面板と凸部との接合方法を示す幅方向の部分横断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る防音表面部材に含まれる表面板の変形例と凸部との接合方法を示す幅方向の部分横断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る防音表面部材に含まれる表面板の変形例を示す幅方向の横断面図である。
【図５】本発明の参考例に係る防音表面部材を示す幅方向の横断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る防音表面部材を示す幅方向の横断面図である。
【図７】周波数と吸音率との関係を示すグラフである。
【図８】貫通孔の孔径と吸音率との関係を示すグラフである。
【図９】１枚の多孔板による吸音率と２枚の多孔板による吸音率について材料を変えて周波数毎に比較したグラフである。
【図１０】多孔板の背後空気層厚による周波数と吸音率との関係を示すグラフである。
【図１１】自動車の底表面に本発明に係る防音表面部材を適用した場合と反射面部材を適用した場合とにおける周囲音圧分布に関する解析結果を示す音圧分布図である。
【符号の説明】
１，１１，３１防音表面部材
２，１２面板
２ａ外面板
２ｂ内面板
３リブ
４凸部
５表面板
６貫通孔
７中空箱型部材
８波板
９ａリベット
９ｂボルト・ナット
１１補強部

Claims

車両の表面部材であって、
空気層を介して対向して平行配置された外面板と前記外面板よりも前記車両の内側に配置された内面板とからなる一対の面板と、前記空気層において前記外面板と前記内面板とを接続するリブとを備え、
前記外面板における前記内面板と対向する内表面とは反対側の外表面に凸部が形設され、
１以上の表面板が、前記凸部を介して前記外面板に連結されると共に、前記外表面と空気層を介して対向して配置されており、
前記表面板に、孔径１ｍｍ以下の貫通孔が複数形成されていることを特徴とする防音表面部材。
前記表面板は前記凸部に嵌合する中空箱型部材に成形され、
前記中空箱型部材の側面のうち、少なくとも前記外面板と平行配置され且つ前記外面板から最も離隔した外側面は、前記貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の防音表面部材。
前記中空箱型部材は波板を内設することを特徴とする請求項２に記載の防音表面部材。
前記波板が複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項３に記載の防音表面部材。
前記外面板と、前記車両に関して最も外側に位置する前記表面板との間に形成される空間の全部又は一部に、吸音材が配設されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の防音表面部材。
前記リブは、前記外面板に接合する頂部と前記内面板に接合する頂部とが並設された、波形板で構成され、
前記凸部は、前記リブにおける前記外面板に接合する頂部に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の防音表面部材。
車両の表面部材であって、
外表面に凸部を有し、前記外表面とは反対側の面であって前記外表面よりも前記車両の内側に配置された内表面に剛性を高めるための補強部を有する面板と、前記面板の前記凸部を介して前記面板に連結されると共に前記外表面と空気層を介して対向して配置された１以上の表面板とを備え、
前記表面板に、孔径１ｍｍ以下の貫通孔が複数形成されていることを特徴とする防音表面部材。
前記表面板は前記凸部に嵌合する中空箱型部材に成形され、
前記中空箱型部材の側面のうち、少なくとも前記外表面と平行配置され且つ前記外表面から最も離隔した外側面は、前記貫通孔を有することを特徴とする請求項７に記載の防音表面部材。
前記面板と、前記車両に関して最も外側に位置する前記表面板との間に形成される空間の全部又は一部に、吸音材が配設されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の防音表面部材。
前記貫通孔の孔径が０．２ｍｍを超えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の防音表面部材。
前記表面板の開口率が３％以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の防音表面部材。